题目内容

4.如图所示,一劲度系数为k=800N/m的轻弹簧两端各焊接着两个质量均为m=12kg的物体A、B.开始时物体A、B和轻弹簧竖立静止在水平地面上,现要在上面物体A上加一竖直向上的力F,使物体A开始向上做匀加速运动,经0.4s物体B刚要离开地面,设整个过程中弹簧都处于弹性限度内,取g=10m/s2.求:此过程中外力F所做的功.

分析 分别对A、B应用平衡条件求出弹簧的形变量,对A应用牛顿第二定律求出加速度,在力F作用的0.4 s内,初末状态的弹性势能相等,由功能关系即可求解.

解答 解:A原来静止时有:kx1=mg,
对物体A有:F1+kx1-mg=ma,
对物体B有:kx2=mg,
对物体A有:x1+x2=$\frac{1}{2}$at2
在力F作用的0.4 s内,初末状态的弹性势能相等 
由功能关系得:WF=mg(x1+x2)+$\frac{1}{2}$m(at)2
代入数据解得:WF=49.5 J.
答:此过程中外力F所做的功为49.5J.

点评 该题主要考查了牛顿第二定律的直接应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况,经0.4s物体B刚要离开地面,说明此时地面刚好对B没有支持力.

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